钛合金激光焊接残余应力试验与数值模拟

采用小孔释放法对钛合金薄板激光焊接残余应力进行了试验研究,并基于ANSYS分析软件,针对钛合金薄板的焊接残余应力进行了数值模拟,分析了不同焊接工艺参数对激光焊接残余应力分布的影响.     

TC4钛合金薄板多束流电子束焊接变形控制研究

采用电子束高频偏转扫描技术实现了多束流电子束焊接,在焊接的同时增加两个辅助电子束热源进行TC4钛合金薄板的焊后缓冷,利用辅助热源在焊缝两侧产生的热应力来改变焊件的应力分布,达到减小焊后应力、控制焊接变形的目的。重点研究了辅助热源位置和能量分配等工艺参数对焊接变形的影响。实验结果表明,采用辅助热源进行焊后缓冷可以有效减小焊接变形,当D=5mm,H=10mm,电子束束流为9.3m A,能量分配为16.25%时,1mm厚的TC4钛合金薄板焊接变形最小。     

TC4钛合金薄板多束流电子束焊接变形控制研究

采用电子束高频偏转扫描技术实现了多束流电子束焊接,在焊接的同时增加两个辅助电子束热源进行TC4钛合金薄板的焊后缓冷,利用辅助热源在焊缝两侧产生的热应力来改变焊件的应力分布,达到减小焊后应力、控制焊接变形的目的。重点研究了辅助热源位置和能量分配等工艺参数对焊接变形的影响。试验结果表明,采用辅助热源进行焊后缓冷可以有效减小焊接变形,当D=5mm,H=10mm,电子束束流为9.3m A,能量分配为16.25%时,1mm厚的TC4钛合金薄板焊接变形最小。     

钛合金焊接薄板残余应力有限元数值分析

研究钛合金焊接薄板残余应力的大小和分布,对于研究钛合金焊接件的疲劳寿命,具有十分重要的理论和工程实际意义.利用ANSYS分析了钛合金焊接薄板的实际焊接温度场以及应力场的变化和残余应力的分布.计算结果表明,焊接熔合区存在较大的残余拉应力.     

随行辅助预热电子束薄板焊接的数值模拟

电子束焊接薄板过程中,由于局部加热过快,易产生焊接变形。因此,在电子束焊接的主热源两侧引入基于高频扫描技术的电子束辅助热源,进行焊前预热,以达到减小焊接变形的目的。建立了矩形均匀加热辅助热源模型,采用热弹塑性有限元分析方法对1.5mm厚不锈钢薄板随行辅助预热电子束焊接进行数值模拟,并且进行了试验验证。结果表明,焊后残余应力和变形的模拟结果与试验所得结论一致。电子束焊接随行辅助预热方法不仅可以改变熔池前方材料的应力状态,而且当熔池形成瞬间熔池时,还可以减小前方材料的压应力峰值,有利于减小薄板结构的焊接变形。     

LY12CZ铝合金随焊锤击碾压工艺规范研究

针对生产现场大尺寸LY12CZ铝合金薄板(2500mm×6000mm×2mm)的拼焊成形,采用动态随焊锤击碾压焊接新技术,有效防止了LY12CZ铝合金焊接热裂纹的产生,并基本消除了薄板焊接变形。通过调整随焊锤击工艺参数和焊接线能量,使锤击碾压行为与焊接熔池的凝固过程相匹配,从而实现了LY12CZ铝合金焊接无裂纹、小变形的目的。     

不同频率下薄板铝合金VPPA穿孔成型及焊缝性能

针对薄板铝合金穿孔型变极性等离子焊接控制困难的问题,探讨了交流频率对其焊接的影响规律,分析了交流频率在40及52 Hz两种情况下,3 mm厚的5A06铝合金VPPA焊接穿孔工艺特点.结果表明,采用合理的焊接参数,可以实现薄板铝合金的穿孔型变极性等离子焊接,并能够稳定地控制焊接过程.当交流频率增大时,焊漏宽度与焊漏高度均增大,咬边产生的几率减小,有利于薄板焊接.随着频率增大,热影响区与焊缝中心的弥散相有增大的趋势,但并不影响接头的拉伸性能.     

微束等离子焊接钛合金薄板保护规律的研究

 通过试验认为微束等离子焊接钛合金薄板的保护问题,关键在于控制施焊时焊缝处于700℃以上的加热范围,和700℃到400℃的冷却时间。并论证了以氧的污染层厚度作为钛合金焊接污染程度判据的合理性。本文采用电子探针法对氧污染层厚度进行了测定,求出污染方程。从而。使微束等离子焊接钛合金薄板的污染问题,可通过调整焊接规范进行控制。     

钛合金薄板激光焊接头的疲劳性能

对BT20钛合金薄板激光焊接头的疲劳性能进行了试验研究,测试了不同应力水平下的疲劳寿命,获得了BT20钛合金薄板母材、激光焊接头和活性激光焊接头的中值疲劳寿命,并获得了激光焊接头99%可靠度和95%置信度水平上的安全疲劳寿命,分析了激光焊和活性激光焊方法对接头疲劳寿命的影响.     

薄钛板微弧等离子焊接工艺

最近一段时间,国内外文献中都有关于采用微弧等离子焊的论述。作者曾经用工业纯钛BTI—O制的薄板工件(厚度小于1.0毫米)进行了试验研究。 大家都知道,薄板金属焊接的主要困难是不易保证正确的焊缝成形。焊缝的成形取决于焊接熔池的状态,熔池表面有无各种薄膜,熔化金属的容量和被焊边缘的变形等等。当焊接薄板接头(特别是对接接头)时,可能出现烧穿,和由于装配不准确、有间隙而引起的下弯以及焊边翘曲等形式的缺陷。 薄壁金属获得优质焊接接头的主要因素是:1.接头的形式和结构;2.装配和焊接前     

发电机爪极与风扇点焊的探索

论述了电视风扇与爪极焊接，探讨了1 mm低碳钢板与20mm以上低碳钢（铸造钢）板点焊的机理．提出了薄板与厚板点焊时，电场与温度场只决定于薄板上使用的电极工作型面．指出了物体的热情性对焊接的影响。     

TC4钛合金薄板高能束焊接接头疲劳性能研究

对TC4钛合金薄板激光焊和电子束焊接头的疲劳性能进行了试验研究,测试了不同应力水平下的疲劳寿命。采用统计分析的方法研究了TC4钛合金薄板母材及其高能束流焊接接头的中值疲劳寿命。分析了焊接工艺条件对接头疲劳强度的影响。结果表明,在高应力水平时,TC4钛合金高能束流焊接接头的疲劳寿命低于母材的疲劳寿命,在低应力水平时,TC4钛合金高能束流焊接接头的疲劳寿命高于母材的疲劳寿命。     

钛合金薄板对接及锐角接电子束焊接

针对TC4钛合金薄板对接接头和TC1钛合金薄板锐角接头进行电子束焊接工艺研究,得到TC4及TC1钛合金薄板的电子束焊接工艺参数.通过常规力学性能测试和X射线检查,TC4钛合金对接焊缝的拉伸强度平均为1050MPa,达到了母材强度的95％以上.试验结果证明,上述工艺参数得到的焊缝,满足设计及相关文件的要求.     

钛合金微束等离子弧自动焊

分析了钛合金的焊接特点及薄板钛合金零件焊接的技术关键 ,着重叙述了钛合金微束等离子弧自动焊的主要工艺参数及焊接件的检测结果     

应力比对不锈钢焊接接头疲劳寿命的影响研究

针对0Cr18Ni9不锈钢薄板焊接接头,开展了高周疲劳性能测试,研究了应力比对其疲劳极限和疲劳寿命S-N曲线的影响。结果表明应力比对疲劳寿命有较大的影响,在最大应力一定的情况下,应力比越大其疲劳寿命越大。基于试验结果,得到了反映应力比影响的0Cr18Ni9不锈钢薄板焊接接头Goodman修正和Walker修正的高周疲劳寿命预测模型。模型的预估寿命和试验数据对比表明,Walker修正模型对疲劳寿命的预测结果全部处于1.0倍分散带以内,其更能反映应力比对0Cr18Ni9不锈钢薄板焊接接头疲劳寿命的影响。     

不锈钢薄板电子束填丝焊接间隙裕度研究

针对厚度为1.0mm的不锈钢板对接焊缝,进行了不同间隙的焊接试验,并测试了接头室温拉伸性能,研究了不锈钢薄板电子束填丝焊接对焊缝间隙的适应程度。     

JHD_(-4)型交流脉冲焊接电源及其应用

本文叙述了JHD-4型交流脉冲晶体管式焊接电源的原理及特点。并对1.5mm以下的铝合金薄板进行了焊接。结果证明采用JHD-4型交流脉冲晶体管式焊接电源焊接铝合金薄壁结构有着独特的优点,电源动特性好,小电流时电弧稳定,是焊接铝合金薄壁零件的一种有前途的焊接电源。     

TA15钛合金焊接温度场的仿真模拟分析

薄板钛合金结构在焊接生产中得到了广泛的应用。焊接过程的传热问题十分复杂,焊接过程中的温度分布对于焊接变形有着重要的作用。针对平板TA15钛合金对接接头,对焊接温度场进行了仿真模拟计算,得出了焊接热循环曲线,并进行了试验验证。经过测量比对,焊接热循环曲线变化趋势与模拟所得结果大体一致,说明了模拟计算的正确性。     

基于参数法的焊接薄板动力学模型修正

以焊接薄板动力学模型修正为目的,通过建立参数法修正模型,对含焊缝悬臂薄板动力学模型进行了修正。将焊缝用连续实体单元建模,焊缝部位的密度和弹性模量作为修正变量,以有限元数值解与模态振动测试结果误差最小化为优化目标,通过数值迭代运算,得到了模型修正参数的最优化解。结果证明模型修正精度较高,可有效降低焊接结构件有限元模型复杂度。     

2219薄板铝合金浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接及组织性能分析

以运载火箭助推器贮箱广泛应用的4 mm厚2219薄板铝合金为焊接对象,研制了浮动式双轴肩搅拌头,分析了内部塑性金属流动模式及特点,并推测出需匹配较低焊接热输入才能获得优质焊缝。工艺探索及优化试验结果直接验证了焊缝内部塑性金属流动模式及推测。接头宏观组织形貌分析结果显示:不同焊接速度下的焊缝横截面宏观形貌都可以观察洋葱环特征,且随着焊接速度提高,洋葱环特征越发增多,并从靠近前进侧的焊核区逐渐向后退侧孕育发展,这也有效验证了薄板铝合金双轴肩搅拌头的设计思路。薄板铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头横截面显微硬度分布均呈"U"型,接头显微硬度最低点位于焊核区与后退侧热机影响区的交界处。接头力学性能测试结果显示:随着焊接速度逐渐升高,接头抗拉强度逐渐升高,且当焊接速度达到350 mm/min时,接头抗拉强度达到最高值。铝合金浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接头延伸率整体较高,焊接速度对其影响不大。铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头正、背弯均可以达到180°无裂纹。基于立式纵缝搅拌摩擦焊系统成功实现了2 m长试片的浮动式双轴肩搅拌摩擦焊,累计焊接长度达到60 m,且双轴肩搅拌头完整,未发现裂纹、扭曲或其他损伤。